基于电信VPN服务的施耐德PLC架构的污水泵站网络架构

基于电信VPN服务的施耐德PLC架构的污水泵站网络架构

杨乐

淮安同方控源截污工程有限公司江苏淮安223002

摘要：本文介绍基于电信VPN组成的内网，通过施耐德PLC+ifix，本文作者是负责监控中心运行维护及部分新建实施调试，在运行上保证监控中心正常工作，管网里面污水能正常流动，简单介绍ifix和施耐德PLC通过MBE驱动通讯。

关键词：PLC、ifix、VPN、MBE

一、项目背景

淮安同方控源截污工程有限公司目前承载运行淮安市主城区13座污水泵站的运行，我主要负责监控中心系统运行维护、PLC自动化系统、泵站高低压电气设备等工作，淮安市主城区污水泵站采用无人值守方式，对泵站控制系统要求很高，对自动化设备要求很高，无人值守泵站采用PLC控制方式，污水泵站选用施耐德PLC为控制系统，大泵站采用冗余系统，小泵站采用施耐德单机系统，通信方式采用电信公司VPN专线。监控中心使用的SCADA系统是使用GE公司的IFIX，下位机通过交换机连接VPN专线，上位机通过MBE驱动读取数据。

二、IFIX、PLC、VPN介绍

1、IFIX介绍

iFIX执行基本功能以使特定的应用程序执行所赋予的任务。它两个基本的功能是数据采集和数据管理。

数据采集是从现场获取数据并将它们加工成可利用形式的基本功能。数据也可以写入到工厂层面，这样就建立了控制软件所需的双向链接。iFIX还使用OPC请求和利用工厂层面数据。OPC是一个具有公用接口的客户端/服务器模块，允许iFIX与标准的对象、方式和属性通信。iFIX不需要用特别的硬件获得数据。它可以通过一个叫I/O驱动程序的软件接口同已存在的I/O设备直接通讯。在大多数情况中，iFIX可以使用现场已装配的I/O硬件来工作。即使在现场设同一网络上使用不同厂家生产的I/O设备，I/O驱动程序都可以与它们一起正常的工作。iFIX现在不但可以提供一个广泛的支持畅销的和特殊的I/O设备的I/O驱动程序目录。还提供了OPC的开发工具包，这个开发工具可以允许快速、容易地编写高性能、可靠、带OPC的I/O服务器。任何用工具包写的服务器都能与OLE自动化或OPC客户端应用对话。该工具包包括在线培训部分、在线帮助和通用OLE自动化接口。由OPC工具包写的服务器是开放的、可靠的和高性能的，集成了多线化、基于队列信息和事件处理服务器。一旦数据被获取，它将在应用软件中根据需求进行处理并传送。这个过程就是数据管理。

监视具有采集和显示实时工厂数据给所有相关人员的能力。丰富的数字、文字和图形格式使实时数据更容易的被读取和理解。

监控具有监视实时数据的能力，同时由计算机直接改变设定点和关键值的能力。通过使用iFIX，可以很方便地控制访问这个数据和可被改变数据点的权限。报警具有确认过程异常事件并且立即将报警报告给适当的人员的能力。报警基于设立控制限值产生，而且可以多种形式报告。

控制是自动提供算法调整过程数值并使这些数值保持在设定的限度之内的能力。控制比监控更高一级，它不需要人的直接参与。iFIX包括了连续控制、批次控制、和统计处理控制的能力。它可用计算机控制整个或部分过程。

2、PLC介绍

PLC是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程控制器，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运行的电子系统。它采用一类可编程的存储器，在其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面相用户的指令；并通过数字式或模拟的输入/输出（I/O）控制各种类型的机械生产过程。PLC也是一种可编程电路，使用和硬件结合很紧密的编程语言，在半导体领域有很重要的应用。

3、VPN介绍

虚拟私有网（VirtualPrivateNetwork,VPN），又称虚拟私有拨号网（VirtualPrivateDialupNetwork,VPDN），是近年来随着Internet的发展而迅速发展起来的一种技术。现代企业越来越多地利用Internet资源来进行控制、销售、售后服务，乃至培训、合作等活动。许多企业趋向于利用Internet来替代它们私有数据网络。这种利用Internet来传输私有信息而形成的逻辑网络就称为虚拟私有网。

简单地说，VPN即是指在公众网络上所建立的企业网络，并且此企业网络拥有与专用网络相同的安全、管理及功能等特点，它替代了传统的拨号访问，利用Internet公网资源作为企业专网的延续，节省昂贵的长途费用。VPN乃是原有专线式企业专用广域网络的替代方案，VPN并非改变原有广域网络的一些特性，如多重协议的支持、高可靠性及高扩充性，而是在更为符合成本效益的基础上来达到这些特性。

三、运行网络架构介绍、IFIX中MBE驱动配置

图三是市主城区泵站及在建泵站自动化控制系统网络分布图，采用远程集中式控制污水泵站的运行模式，污水泵站采用无人值守，定期巡查相结合的方式，但是城市的生活污水每天在生产，不会因为你的设备不工作而停止工作，因此需要强大工业自动化硬件和软件来控制，分布在市主城区内部分污水泵站由施耐德ModiconQuantum系统140CPU671组成，部分污水泵站由施耐德ModiconPremium系统TSXP572634M组成，在建设的系统采用西门子PLC组成。可编程软件用的是UNITYPRO，支持施耐德ModiconQuantum系统和施耐德ModiconPremium系统。

下面是施耐德PLC通过uninypro软件配置的IP地址。

图五

图四、图五表示unityPro设置IP地址，同时在我们VPN专线内网之内，C网不在一个网段之内，IP之间是通的，更有利于无人值守泵站，同时分步在淮安市主城区170公里范围之内。

IFIX中MBE驱动配置介绍（如图六、图七）：

1.如果必要，安装驱动程序：

a.在CD-ROM驱动器中插入I/O驱动程序和OPC服务器光盘。光驱开始读取光盘，显示驱动器光盘封面画面。

b.单击“安装驱动器”按钮。

c.从菜单中选择驱动器名称。例如对于MBE驱动程序，选择MBE-ModbusEithernetv7.x。

d.单击“现在安装”按钮。

2.运行数据服务器安装。可在开始菜单上，依次指向程序、ProficyHMISCADA-iFIX、工具，然后指向数据服务器安装来启动该应用程序。显示数据服务器安装对话框。

3.单击“添加”以添加一个OPC服务器。显示添加服务器对话框。

4.在“数据服务器”一栏中，输入一个OPC数据源名称。例如，对于MBE驱动程序，可在这一栏中输入MBESOURCE。

5.在“OPC服务器”一栏中，从下拉列表中选择OPC服务器。例如对于MBE驱动程序，选择Intellution.MBEOPC。

6.在“计算机名”一栏中输入OPC服务器驻存的本地或远程计算机名。

7.单击“确定”，保存修改。

8.配置iFIX程序组中的服务器。例如对于MBE驱动程序，选择MBEPowerTool选项。

图七

四、结语

淮安同方控源截污工程有限公司通过对淮安市主城区污水泵站、污水管网的运行，为后期城市排水系统运行带来更多机遇，同时我也对自动化系统理解更深入。随着技术发展，工业4.0互联互通是未来水务的发展趋势，水务企业的精细化管理、降低运行成本、节约能源是水务运营企业迫切所需。如何应对未来发展的需要，如何降低水务运营企业的运行成本，提高运行效率。创新是给水务带来完整的水务自动化解决方案。目前我司运行PLC控制系统的架构也为后期建设智慧水务平台打下基础，智慧水务平台的建设将会核心引入工业自动化系统、城市排水系统、建立数据互相通信，为互联+发展带来更多机会。

参考文献

[1]曾小洋，刘桂楠，毛景明，董越周，吴豪.西门子PLC与InTouch

[2]IFIX.www.ge-ip.com/support

[3]施耐德．https://www.schneider-electric.cn/zh/

[4]VPN介绍来源百度．http://bbs.gongkong.com/d/200902/270633_1.shtml

作者介绍：

杨乐（1987.6.15），性别：男；籍贯：淮安；民族：汉族；学历：本科；职称：助理工程师；职务：电气自动化工程师；研究方向：电气自动化工程；单位：淮安同方控源截污工程有限公司